新型微电网外部短路故障保护方案

结合微电网与配电网的隔离策略,提出了一种基于正序故障分量原理的新型微电网外部短路故障保护方案。该原理分别提取微电网与配电网之间的联络线两端的正序故障分量进行阻抗计算,然后利用阻抗角构成的新判据确定是否发生微电网外部故障。该原理无需考虑负荷电流和故障电阻的影响,克服了微电网故障时短路故障电流小以及潮流双向流动的问题。同时采用正序故障分量电流幅值差动保护作为阻抗角保护判据的启动判据,构成了一套完整有效的微电网外部短路故障保护方案。用PSCAD/EMTDC建立一个连接配电网的微电网仿真模型,进行各种短路故障仿真,仿真结果验证了所述保护方案的正确性和有效性。     

基于母线测量导纳变化的微电网保护

微电网内部故障时,微源中的逆变器会限制短路电流幅值的升高,故障电流较小难以检测,致使传统保护失效。为此,提出了一种基于母线上导纳量的变化为判据的微电网保护方案,该方案采用测量导纳的幅值为判据,由于它是电压、电流共同作用的结果,故障前后的测量导纳幅值变化明显,克服了传统电流保护方案的不足;同时采用测量导纳相角的变化作为辅助判据,可以有效地区分微电网的区内外故障,实现故障的检测与定位。利用PSCAD/EMTDC进行仿真,仿真结果验证了所提方案的有效性。     

微电网多层级协同反时限保护方案

微电网由大量分布式电源组成,且具有灵活、复杂的运行方式,传统配电网保护难以满足其对可靠性与稳定性的要求.基于微电网的拓扑结构和故障特性,该文设计并提出微电网多层级协同反时限保护方案.该方案将微电网保护区域按故障影响扩散分为中心层、区域层和系统层,提出基于正序电流相量的反时限差动电流保护,通过差动电流确定故障线路分段,并利用差动电流的反时限特性计算保护动作时间,按故障严重程度确定动作时间,以此为基础,研究微电网多层级协同保护算法.为降低非周期分量对保护相量的影响,提出反时限差动电流保护的相量计算改进算法.该文所提保护方案实现了多层级协同配合切除故障,提高了微电网保护的故障区域判别与快速动作能力,且在并网和孤岛两种运行方式具有自适应配置能力.利用PSCAD/EMTDC进行仿真分析,验证了保护方案的有效性和可靠性.     

基于复合故障补偿因子的微电网反时限电流保护方法

为了解决逆变型分布式能源(Distributed Generator, DG)对微电网保护速动性和协调性的影响,提出了一种基于复合故障补偿因子和天牛须搜索(Beetle Antenna Search, BAS)算法的改进反时限微电网电流保护方法。首先,通过分析故障时保护安装处的电压分布特性,并结合测量阻抗特征构建复合故障补偿因子,以解决反时限过电流保护由于短路电流变化引起的动作延时问题,提高保护速动性。同时,为了解决DG接入、微电网运行方式改变等因素引起的微电网保护协调问题,利用BAS算法对改进反时限电流保护的参数进行优化,以保证相邻保护的协调配合。最后,在DIgSILENT/PF软件中建立微电网仿真模型,以验证改进方法的有效性。仿真结果表明,与传统反时限过电流保护相比,改进保护方法在速动性方面明显提升,且在微电网不同运行模式、故障条件下均满足协调性要求。     

T型线路电流差动保护研究

介绍了目前常见的几种基于故障分量的T型线路电流差动保护判据.并对各种判据的动作特性及制动特性进行了对比分析.在此基础上,研究分析了影响电流差动保护性能的制动量及制动系数的选取问题,通过对原有判据制动系数的改进,提出了一种改进的T型线路电流差动保护判据,并对改进前后判据的工作情况进行了大量的仿真试验.仿真结果表明,该判据具有良好的分相动作能力,并可根据外部故障和内部故障,自动调节制动系数,使得该判据在灵敏度、可靠性以及允许误差范围等方面均具有更好的性能,在发生电流互感器饱和、内部故障有穿越性电流流出等情况下也能正确动作.     

微电网故障特性分析及孤岛时馈线保护方案研究

分布式电源在孤岛运行状态下,一旦发生故障,因输出电流受限,传统的过电流保护不再适用于微电网。针对这一问题,本文选择辐射形微电网开展研究,利用PSCAD/EMTDC软件搭建微电网模型,对微电网在并网和孤岛状态下的故障特性分别进行仿真分析,在此基础上提出过电流保护与负序过电流保护相结合的方案,并对其保护原理及配置进行说明。经分析,该保护方案能够满足微电网孤岛运行时馈线对保护的要求。     

谐波电流注入式微电网主动保护方法

微电网内逆变型分布式电源（IIDG）渗透率不断提高，导致微电网故障特征不明显、功率流向复杂，保护整定困难，传统保护方案需要借助高速通信系统分析不同节点电气量提取故障信息。文中提出了一种谐波电流注入式的微电网主动保护方案，在故障时利用IIDG主动注入谐波，实现了无通信条件下的故障检测信息的传递，解决了双向潮流、过渡电阻、运行方式变化带来的保护整定困难问题。通过电流内环谐波叠加控制实现IIDG向微电网主动注入谐波电流，基于IIDG端口等效阻抗变化计算结果调制注入谐波幅值，通过调整谐波幅值和频率实现不同节点故障信息传递。基于区域内、外不同频率谐波分量差异明显的特征，构建了基于IIDG的谐波电流量比值的保护判据，根据谐波潮流方向提出开闭锁逻辑。在PSCAD/EMTDC中建立了实际工程微电网模型，仿真验证了该方案在不同故障情况下的有效性、选择性与速动性。     

基于电流行波的微电网保护策略

针对微电网的故障电流小、潮流双向性等特性,提出了适合微电网的保护策略并进行了仿真。传统的基于过电流的电网保护技术对于微电网的保护受到一定限制,因而需要对新的技术进行探索。在对这些因素分析的基础上,提出了微电网的保护策略:通过小波变换对电流行波进行分析判断故障位置,母线电压确定故障发生与否及扰动电压判断故障类型。利用SVPWM控制原理在Matlab/Simulink中使用SimPowerSystems搭建微电网的模型,并对孤岛运行模式下微电网不同的故障类型进行仿真分析,仿真结果表明所提出的保护策略在孤岛运行的方式下是有效的。     

一种适用于微电网的分散式自适应过电流保护

针对传统的定流继电保护不能及时响应微电网拓扑结构变化的问题,文中提出一种分散式自适应过电流保护方案。根据微电网的故障特性将微电网中的馈线以分布式电源为中心分为上游区域和下游区域。针对不同区域分别配置基于瞬时继电器的分散式保护法。最后,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC平台上建立微电网模型,验证所提方法。结果表明,所提方法能正确地切除微电网在不同运行模式、拓扑结构、DG运行状态下的故障,提高了保护的可靠性。     

零序非工频分量注入式微电网接地故障保护方案

微电网中含有大量的分布式电源,且具有很多不同于传统配电网的特点,传统配电网中的保护方案难以满足其对可靠性与稳定性的要求。基于微电网的结构和故障特点,建立了含多个逆变型分布式电源的微电网故障网络模型,提出了一种基于零序非工频分量注入的微电网接地故障保护方案。该方案利用注入的零序非工频电流产生的故障特征,能够正确识别并切除微电网内部的各类接地故障,且同时适用于并网和孤岛2种运行方式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中进行了仿真分析,结果验证了所提保护方案的有效性与可靠性。     

微网保护分析

对微网特性以及影响保护的因素进行了分析,提出了微网的保护机制并进行了仿真。微网系统内部的保护须考虑逆变式电源的限流作用和微网双向潮流特性,还须综合考虑通信的应用,保护在不同运行方式下的适应性,与控制方式的协调性以及动作时间的合理设置等问题。在对这些因素进行分析的基础上,提出了微网的保护机制:对于线路故障,采用纵联保护;对于负荷故障,采用各相电流矢量和作为故障判据。研究中利用下垂控制原理在PSCAD中搭建了微网的模型,并对微网孤岛运行模式下各种负荷故障情况进行了仿真,仿真结果表明了所提负荷故障保护方法在孤岛运行方式下的有效性。     

环形直流微网短路故障分析及保护方法

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。     

基于测量导纳变化的微电网群联络线保护方案

当多个相邻微电网之间通过低压配电线路互联互供时,则形成微电网群。微电网群内部联络线故障时,方向不定的网络潮流,易变的拓扑结构以及多样的逆变式分布式电源控制策略等因素,给微电网群的保护带来了挑战。文中根据微电网群系统故障前后线路电压和电流的分布特点,提出一种以母线测量导纳量变化量为判据的微电网群内部联络线保护新方案。该方案采用故障前后联络线两端测量导纳的幅值变化为初步判据,选出疑似故障线路,并结合疑似线路两侧导纳相角差的变化实现故障线路识别。该方法原理简单,易于整定,具有较高的灵敏度和可靠性。利用PSCAD/EMTDC进行算例验证,结果证实了该方案的正确性和可靠性。     

New protection scheme for internal faultof multi-microgrid

Multi-microgrids have many new characteristics, such as bi-directional power flow, flexible operation and variable fault current consisting of the different control strategy of inverter interfaced distributed generations (IIDGs), which all present challenges in multi-microgrid protection. In this paper, the current and voltage characteristics of different feeders are analyzed considering faults at different locations of the multi-microgrid. Based on the voltage and current distribution characteristics of the line parameters, a new protection scheme for the internal faults of multi-microgrids is proposed, which takes the change of phase difference and amplitude of measured bus admittances as the criterion. This proposed scheme has high sensitivity and reliability, is based on a simple principle, and can be easily adjusted. Simulation results using PSCAD/EMTDC verify the correctness and effectiveness of the protection scheme.     

面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

由于含有多种具有互补特性的分布式电源,多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比,各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂,并网和离网运行对应的故障特性存在差异,使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题,首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论,分析微电网网内故障特点,继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法,以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求,结合改进故障辨识算法,将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合,提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法,在缩小故障影响范围的基础上,提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后,利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型,通过网内模拟不同类型故障,验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

A protection scheme for microgrid with multiple distributed generations using superimposed reactive energy

With the growing integration of distributed generation, distribution networks have evolved toward the concept of microgrids. Microgrids can be operated in either the grid-connected mode to achieve peak shaving and power loss reduction or the islanded mode to increase the reliability and continuity of supply. These two modes of operation cause a challenge in microgrid protection, because the magnitude of fault current decreases significantly during the transition of a microgrid from the grid-connected mode to the islanded mode. This paper proposes a protection scheme for the microgrid based on superimposed reactive energy. The proposed scheme uses the Hilbert transform to calculate the superimposed reactive energy (SRE). The sequence components of superimposed current are adopted to detect fault incidents in the microgrid. The faulty phase and section are recognised by using the directional characteristics of SRE along with a threshold value. Moreover, a relay structure, which enables the proposed protection scheme, is designed. The significant feature of the proposed protection scheme is that it has the ability to protect the looped and radial microgrids against solid and high-impedance faults. To verify the efficacy of the proposed approach, extensive simulations have been carried out using the MATLAB/SIMULINK software package. The results show that the proposed scheme successfully identifies and isolates various types of fault in a microgrid and performs well with different fault resistances and fault locations.